Ausgangspunkt ist die kombinatorische oder PL-Topologie, die den Aufbau eines Objekts aus einigen wenigen primitiven Bestandteilen ermöglicht und gewisse Manipulationen derart aufgebauter Objekte erlaubt (sog. solid modelling); sie ist auch die Grundlage für die meisten Techniken zur Einbeziehung von Beleuchtungseffekten und für die Weiterverarbeitung der Modelle in technischen Anwendungen (finite Elemente, ... ).
Es folgt ein kurzer Abriß der differentialgeometrischen Methoden, die einerseits für die Beschreibung der geometrischen Gestalt der primitiven Bestandteile benötigt werden und andererseits Techniken zur Berechnung von Durchschnitten, Komplementen, usw. bereitstellen. Entsprechende Methoden liefert auch die algebraische Geometrie und (Computer-)Algebra; diese werden in einigen experimentellen Systemen bereits eingesetzt und liefern auf Kosten eines größeren Rechenaufwands robustere und konsistentere Ergebnisse als herkömmliche Verfahren.
Bei der bildlichen Darstellung dreidimensionaler Modelle schließlich braucht man zunächst die üblichen Projektionen aus der analytischen Geometrie, bei der meist üblichen Verwendung von Rastergraphik aber auch zusätzlich noch Methoden aus der harmonischen Analysis zur Abmilderung der Diskretisierungsfehler.